고급 세라믹의 경우 다양한 특성은 재료의 화학적 조성뿐 아니라 재료의 미세 구조에 따라 달라집니다. 일반적으로 재료의 화학적 조성은 고정되어 있지만 소결을 통해 미세 구조가 변경될 수 있습니다.
소결의 정의
소결이란 압축된 분말을 특정 온도(재료의 녹는점 이하)로 가열하면 수축하기 시작하여 조밀하고 강한 소결체로 변하는 과정입니다. 소결은 첨단 세라믹 제조에 있어서 중요한 단계이며, 소결로의 성능은 최종 제품의 품질에 결정적인 영향을 미칩니다.
세라믹 성형체의 소결 공정
녹색 몸체:세라믹 그린 본체는 서로 점접촉하는 입자로 구성됩니다.
소결 초기 단계:고온-소결 과정에서 물질이 목과 입자 사이의 기공을 채워 목이 점차 커지게 됩니다. 입자 사이의 광범위한 접촉 계면은 소결 제품의 지속적인 수축과 기공 감소로 이어져 치밀화가 증가합니다. 결정립 접합부에는 작은 고립된 기공이 남아 있으며, 소결체의 실제 밀도는 이론 밀도의 90% 이상에 이릅니다.
소결 후기 단계:결정립계의 물질은 지속적으로 기공으로 확산되어 세라믹 물질의 밀도를 더욱 증가시킵니다. 균일한 입자 성장은 고밀도 세라믹 재료가 얻어질 때까지 입자 경계를 따라 기공이 이동하도록 합니다. 후기 소결 단계의 결정립 성장 동안 결정립계 이동 속도는 기공 이동 속도를 초과하여 기공이 결정립계에서 분리되어 결정립 내에 갇힐 수 있습니다.
고급 세라믹의 소결 과정에서 성형체의 기공이 점차 감소하고 첨가 성분이 사라진다는 점에 유의해야 합니다. 소결이 진행됨에 따라 입자간 결합력이 향상되고, 첨단 세라믹 소재의 전체적인 기계적 강도가 향상됩니다.
세라믹 소결로의 분류
우수한 특성을 지닌 세라믹 재료를 얻기 위해서는 적절한 유형의 소결로와 매개변수를 선택하고, 로를 적절하게 작동 및 유지관리하는 것이 필요합니다.
(1) 압력조건에 따른 분류(가장 일반적)
(참고: 원문에는 이 지점 아래에 표가 나열되어 있지만 표 내용은 제공되지 않습니다. 여기서는 제목만 번역됩니다.)
(2) 가열 방식에 따른 분류
① 저항-가열로:가장 일반적으로 사용됩니다. 발열체에는 MoSi₂, SiC, 흑연 등이 포함됩니다. 온도는 1800-2200도에 도달할 수 있습니다.
② 유도-가열로:전자기 유도 가열을 사용합니다. 급속 가열, 고효율; 전도성 재료 또는 전도성 상을 함유한 세라믹에 적합합니다.
③ 마이크로파 소결로:마이크로파의 체적 가열 효과를 활용하여 재료 분자 내에서 열을 발생시켜 빠르고 균일한 가열을 실현합니다. 마이크로파 적용 형태에 따라 이 범주에는 마이크로파 가열 소결, 마이크로파 플라즈마 소결 등이 포함됩니다.
④ 스파크 플라즈마 소결(SPS)로:분말 입자를 통과하는 펄스형 고전류를 사용하여 방전 플라즈마를 생성하여 순간적인 고온-및 고압{4}}장에서 초고속 저온-소결을 달성합니다. 재료 연구 및 새로운 합금, 복합 재료 및 기능 등급 재료의 생산에 널리 사용됩니다.
(3) 생산방식에 따른 분류
① 배치로(머플로, 상자로, 벨로):소규모-배치, 다{1}}다양한 생산에 적합합니다. 높은 유연성.
② 연속로(롤러 가마, 푸셔 가마, 터널 가마):대규모 산업 생산에 적합합니다.- 고효율과 좋은 일관성.
③ 특수{0}}용도(LTCC 전용 용광로, 치과용 세라믹 용광로, 3D 프린팅 세라믹 용광로):특정 공정을 위해 설계되었습니다(예: LTCC 가열로는 정밀한 탈지 및 동시 소성 제어가 필요함).